DE102021100443A1 - Einheitliches bordeigenes ladegerät und generator für ein fahrzeug - Google Patents

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Yantao Song
Lihua Chen
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Abstract

Diese Offenbarung stellt ein einheitliches bordeigenes Ladegerät und einen Generator für ein Fahrzeug bereit. Offenbart werden ein System und ein Verfahren für ein einheitliches bordeigenes Ladegerät und Generator (OBCG) für ein Elektrofahrzeug. Das OBCG beinhaltet eine Ladeschaltung mit einem Diodenbrückengleichrichter, der mit einer AC-Leistungsquelle verbunden ist, einem Wandler zur Leistungsfaktorkorrektur und einem bidirektionalen DC/DC-Wandler. Das OBCG beinhaltet zudem eine Erzeugungsschaltung mit einer dreiphasigen Wechselrichterschaltung, drei Induktionsspulen, die mit jedem Zweig der dreiphasigen Wechselrichterschaltung verbunden sind, und eine Vielzahl von Ausgangskondensatoren, die mit den Ausgängen der drei Induktionsspulen verbunden sind. Das OBCG beinhaltet zudem einen Brückenkondensator und ein Steuerschaltelement, das zwischen die Ladeschaltung und die Erzeugungsschaltung zum Wechseln zwischen einem Lade- und einem Erzeugungszustand geschaltet ist.

Description

  • GEBIET DER TECHNIK
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein System und ein Verfahren für ein bordeigenes Ladegerät und einen bordeigenen Generator, die in einem Elektrofahrzeug, einem Plug-in-Hybridelektrofahrzeug oder einem Hybridelektrofahrzeug verwendet werden.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Fahrzeuge, wie etwa batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (battery-electric vehicles - EVs), Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (plug-in hybrid electric vehicles - PHEVs) und Voll-Hybridelektrofahrzeuge (fully hybrid-electric vehicles - FHEVs), enthalten eine Hochspannungstraktionsbatteriebaugruppe, die als Energiequelle für eine oder mehrere elektrische Maschinen fungiert. Die Traktionsbatterie beinhaltet Komponenten und Systeme, um das Verwalten von Fahrzeugleistungsfähigkeit und -betrieb zu unterstützen. Die Traktionsbatterie kann durch ein bordeigenes Ladegerät (on-board charger - OBC) geladen werden, das Energie aufnimmt, z. B. über eine Verbindung zu einer Stromtankstelle (electric vehicle service equipment - EVSE). Die Traktionsbatterie kann dann betrieben werden, um Energie durch einen bordeigenen Generator (on-board generator - OBG) an externe Verbraucher (z. B. Computer, Elektrowerkzeuge, Campingausrüstung) bereitzustellen. Im Allgemeinen erfordern das OBC und der OBG im Allgemeinen separate elektrische Schaltungen, die den Bauraum und die Kosten erhöhen.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Es werden ein System und ein Verfahren für ein einheitliches bordeigenes Ladegerät und Generator (OBCG) offenbart, das in einem Elektrofahrzeug verwendet wird. Das OBCG kann eine Ladeschaltung und eine Erzeugungsschaltung beinhalten. Die Ladeschaltung kann einen Diodenbrückengleichrichter, einen Wandler zur Leistungsfaktorkorrektur und einen bidirektionalen DC/DC-Wandler, der zwischen den Filterkondensator und eine Traktionsbatterie geschaltet ist, beinhalten. Der Wandler zur Leistungsfaktorkorrektur kann eine Ladeinduktionsspule, ein Festkörperladeschaltelement, eine Ladediode und ein Modusschaltelement, das parallel zu der Ladediode geschaltet ist, beinhalten.
  • Die Erzeugungsschaltung kann eine dreiphasige Wechselrichterschaltung beinhalten, die eine Vielzahl von Schaltelementen (z. B. MOSFET- oder IGBT-Transistoren) beinhaltet. Die dreiphasige Wechselrichterschaltung kann einen ersten Ausgangszweig, der mit einer ersten Induktionsspule verbunden ist, einen zweiten Ausgangszweig, der mit einer zweiten Induktionsspule verbunden ist, und einen dritten Ausgangszweig, der mit einer dritten Induktionsspule verbunden ist, beinhalten. Eine Vielzahl von Ausgangsfilterkondensatoren kann ebenfalls mit jeder der ersten, zweiten und dritten Induktionsspule verbunden sein. Die dreiphasige Wechselrichterschaltung kann zudem mit dem Filterkondensator und dem bidirektionalen DC/DC-Wandler verbunden sein. Es wird in Betracht gezogen, dass der bidirektionale DC/DC-Wandler von der Lade- und der Erzeugungsschaltung gemeinsam genutzt werden kann. Das OBCG kann zudem einen Brückenkondensator und ein Steuerschaltelement beinhalten, das zwischen die Ladeschaltung und die Erzeugungsschaltung geschaltet ist.
  • Eine Steuerung kann betrieben werden, um den Betrieb zwischen einem Lademodus oder einem Erzeugungsmodus steuerbar auszuwählen. Zum Beispiel kann die Steuerung in einem Lademodus für Folgendes betrieben werden: (a) Ausrücken des Modusschaltelements und des Steuerschaltelements, (b) zyklisches Schalten des Festkörperladeschaltelements bei einer vorbestimmten Frequenz; (c) Ausrücken eines oder mehrerer der Vielzahl von Schaltelementen; und (d) Steuern des bidirektionalen DC/DC-Wandlers, um eine durch die AC-Leistungsquelle empfangene AC-Energie in eine DC-Energie umzuwandeln, die durch die Traktionsbatterie gespeichert wird.
  • Die Steuerung kann in einem Erzeugungsmodus betrieben werden, um einen einphasigen Verbraucher oder einen Verbraucher mit geteilter Phase durch Folgendes mit Leistung zu versorgen: (a) Einrücken des Steuerschaltelements, und (b) zyklisches Schalten des Festkörperladeschaltelements, des Modusschaltelements und eines oder mehrerer der Vielzahl von Schaltelementen, um eine vorbestimmte Ladespannung über den Brückenkondensator bereitzustellen. Als Reaktion darauf, dass die Steuerung bestimmt, dass die vorbestimmte Ladespannung dem Brückenkondensator zugeführt wurde, kann die Steuerung zudem: (a) das Festkörperladeschaltelement und das Modusschaltelement ausrücken; (b) eines oder mehrere der Vielzahl von Schaltelementen zyklisch schalten; und (c) den bidirektionalen DC/DC-Wandler steuern, um eine durch die Traktionsbatterie gespeicherte DC-Energie in eine einphasige AC-Energie oder eine AC-Energie mit geteilter Phase umzuwandeln, die einem oder mehreren Ausgangsverbrauchern zugeführt wird.
  • Die Steuerung kann in einem Erzeugungsmodus zum Versorgen eines dreiphasigen Verbrauchers durch Folgendes betrieben werden: (a) Ausrücken des Modusschaltelements, des Festkörperladeschaltelements und des Steuerschaltelements, (b) zyklisches Schalten eines oder mehrerer der Vielzahl von Schaltelementen; und (c) Steuern des bidirektionalen DC/DC-Wandlers, um eine durch die Traktionsbatterie gespeicherte DC-Energie in eine dreiphasige AC-Energie umzuwandeln, die einem oder mehreren Ausgangsverbrauchern zugeführt wird.
  • Es wird in Betracht gezogen, dass die Vielzahl von Schaltelementen und das Festkörperladeschaltelement unter Verwendung von IGBT-Transistoren oder MOSFET-Transistoren ausgelegt sein können. Es wird auch in Betracht gezogen, dass die AC-Leistungsquelle unter Verwendung einer Stromtankstelle ausgestaltet sein kann und die AC-Leistungsquelle dem Elektrofahrzeug unter Verwendung einer drahtgebundenen Verbindung oder einer drahtlosen Verbindung bereitgestellt werden kann.
  • Figurenliste
    • 1 veranschaulicht eine beispielhafte Topologie eines Elektrofahrzeugs.
    • 2A und 2B veranschaulichen beispielhafte Topologien eines Ladesystems für das Elektrofahrzeug.
    • 3 veranschaulicht eine Schaltungsausgestaltung für ein separates bordeigenes Ladegerät (OBC) und einen separaten bordeigenen Generator (OBG).
    • 4 veranschaulicht eine Schaltungsausgestaltung für ein einheitliches bordeigenes Ladegerät und Generator (OBCG).
    • 5 veranschaulicht eine Reihe von Graphen, welche die Spannung und den Strom veranschaulichen, wenn das einheitliche OBCG betrieben wird.
    • 6 veranschaulicht eine andere Reihe von Graphen, welche die Spannung und den Strom veranschaulichen, wenn das einheitliche OBCG betrieben wird.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind hier wie vorgeschrieben offenbart, es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen umgesetzt werden kann. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind die in der vorliegenden Schrift offenbarten konkreten strukturellen und funktionellen Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren.
  • Unter Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Darstellung eines Elektrofahrzeugs 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. 1 veranschaulicht repräsentative Beziehungen zwischen den Komponenten. Die physische Platzierung und Ausrichtung der Komponenten innerhalb des Fahrzeugs können variieren. Das Elektrofahrzeug 10 beinhaltet einen Antriebsstrang 12. Der Antriebsstrang 12 beinhaltet eine elektrische Maschine, wie etwa einen M/G 14 (d. h. Elektromotor/Generator), der ein Getriebe (oder einen Getriebekasten) 16 antreibt. Genauer kann der M/G 14 drehbar mit einer Eingangswelle 18 des Getriebes 16 verbunden sein. Das Getriebe 16 kann über einen Getriebebereichwähler (nicht gezeigt) in PRNDSL (Parken, Rückwärts, Neutral, Fahren, Sport, Niedrig) geschaltet werden. Das Getriebe 16 kann eine feste Übersetzungsbeziehung aufweisen, die eine einzelne Getriebeübersetzung zwischen der Eingangswelle 18 und einer Ausgangswelle 20 des Getriebes 16 bereitstellt. Ein Drehmomentwandler (nicht gezeigt) oder eine Anfahrkupplung (nicht gezeigt) kann zwischen dem M/G 14 und dem Getriebe 16 angeordnet sein. Alternativ dazu kann es sich bei dem Getriebe 16 um ein mehrstufiges Automatikgetriebe handeln. Eine zugehörige Batterie 22 (d. h. Hochspannungsbatterie) ist dazu konfiguriert, dem M/G 14 elektrische Leistung zu liefern oder elektrische Leistung von diesem zu empfangen. Abhängig von der Art des Elektrofahrzeugs 10 kann die Größe der Batterie 22 variieren. Das Elektrofahrzeug 10 kann zum Beispiel derart konfiguriert sein, dass die Batterie 22 so bemessen sein kann, dass sie 400 Volt oder 800 Volt bereitstellt.
  • Der M/G 14 ist eine Antriebsquelle für das Elektrofahrzeug 10, die dazu konfiguriert ist, das Elektrofahrzeug 10 anzutreiben. Der M/G 14 kann durch eine beliebige von einer Vielzahl von Arten elektrischer Maschinen umgesetzt sein. Zum Beispiel kann es sich bei dem M/G 14 um einen Permanentmagnet-Synchronmotor handeln. Eine Leistungselektronik 24 konditioniert den Gleichstrom (direct current - DC), der durch die Batterie 22 bereitgestellt wird, auf die Anforderungen des M/G 14, wie nachstehend beschrieben wird. Zum Beispiel kann die Leistungselektronik 24 dem M/G 14 einen dreiphasigen Wechselstrom (alternating current - AC) bereitstellen.
  • Wenn das Getriebe 16 ein mehrstufiges Automatikgetriebe ist, kann das Getriebe 16 Zahnradsätze (nicht gezeigt) beinhalten, die durch selektives Einrücken von Reibungselementen, wie etwa Kupplungen und Bremsen (nicht gezeigt) selektiv in unterschiedliche Getriebeübersetzungen gebracht werden, um die gewünschten mehreren diskreten oder stufenweisen Antriebsübersetzungen zu erreichen. Die Reibungselemente sind über einen Schaltzeitplan steuerbar, der bestimmte Elemente der Zahnradsätze verbindet und trennt, um die Übersetzung zwischen der Ausgangswelle 20 und der Eingangswelle 18 zu steuern. Das Getriebe 16 wird basierend auf verschiedenen Fahrzeug- und Umgebungsbetriebsbedingungen durch eine zugehörige Steuerung, wie etwa eine Antriebsstrangsteuereinheit (powertrain control unit - PCU), automatisch von einer Übersetzung in eine andere geschaltet. Leistung und Drehmoment von dem M/G 14 können an das Getriebe 16 geliefert und durch dieses empfangen werden. Das Getriebe 16 stellt dann der Ausgangswelle 20 eine Antriebsstrangausgangsleistung und ein Drehmoment bereit.
  • Es versteht sich, dass das hydraulisch gesteuerte Getriebe 16, das mit einem Drehmomentwandler (nicht gezeigt) gekoppelt sein kann, nur ein Beispiel für eine Getriebekasten- oder Getriebeanordnung ist; jedes Mehrfachübersetzungsschaltgetriebe, das (ein) Eingangsdrehmoment(e) von einer Leistungsquelle (z. B. dem M/G 14) annimmt und dann einer Ausgangswelle (z. B. der Ausgangswelle 20) ein Drehmoment bei unterschiedlichen Übersetzungen bereitstellt, ist für eine Verwendung in den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung annehmbar. Zum Beispiel kann das Getriebe 16 durch ein automatisiertes mechanisches (oder manuelles) Getriebe (automated mechanical transmission - AMT) umgesetzt sein, das einen oder mehrere Servomotoren beinhaltet, um Schaltgabeln entlang einer Schaltbetätigungsstange zu verschieben/drehen, um eine gewünschte Getriebeübersetzung auszuwählen. Wie es dem Durchschnittsfachmann im Allgemeinen geläufig ist, kann ein AMT zum Beispiel in Anwendungen mit höheren Drehmomentanforderungen verwendet werden.
  • Wie in der repräsentativen Ausführungsform in 1 gezeigt, ist die Ausgangswelle 20 mit einem Differential 26 verbunden. Das Differential 26 treibt ein Paar von Rädern 28 über jeweilige Achsen 30 an, die mit dem Differential 26 verbunden sind. Das Differential 26 überträgt ungefähr das gleiche Drehmoment auf jedes Rad 28, während es leichte Drehzahlunterschiede erlaubt, wie etwa, wenn das Fahrzeug um eine Kurve fährt. Es können unterschiedliche Arten von Differentialen oder ähnlichen Vorrichtungen verwendet werden, um Drehmoment von dem Antriebsstrang auf ein oder mehrere Räder zu verteilen. Bei einigen Anwendungen kann die Drehmomentverteilung zum Beispiel in Abhängigkeit von dem Betriebsmodus oder der Betriebsbedingung variieren.
  • Der Antriebsstrang 12 beinhaltet ferner eine zugehörige Steuerung 32, wie etwa eine Antriebsstrangsteuereinheit (PCU). Obwohl sie als eine Steuerung veranschaulicht ist, kann die Steuerung 32 Teil eines größeren Steuersystems sein und durch verschiedene andere Steuerungen im gesamten Fahrzeug 10, wie etwa eine Fahrzeugsystemsteuerung (vehicle system controller - VSC), gesteuert werden. Dementsprechend versteht es sich, dass die Steuerung 32 und eine oder mehrere andere Steuerungen gemeinsam als eine „Steuerung“ bezeichnet werden können, die verschiedene Betätigungselemente als Reaktion auf Signale von verschiedenen Sensoren steuert, um Funktionen zu steuern, wie etwa Betreiben des M/G 14, um das Raddrehmoment bereitzustellen oder die Batterie 22 zu laden, Auswählen oder Planen von Gangwechseln usw. Die Steuerung 32 kann eine Mikroprozessor- oder eine Hauptprozessoreinheit (central processing unit - CPU) beinhalten, die mit verschiedenen Arten computerlesbarer Speichervorrichtungen oder -medien in Kommunikation steht. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können flüchtige und nichtflüchtige Speicher zum Beispiel in Festwertspeicher (read-only memory - ROM), Direktzugriffsspeicher (random-access memory - RAM) und Keep-Alive-Speicher (keep-alive memory - KAM) beinhalten. Der KAM ist ein dauerhafter oder nichtflüchtiger Speicher, der zum Speichern unterschiedlicher Betriebsvariablen verwendet werden kann, während die CPU heruntergefahren ist. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können unter Verwendung von beliebigen einer Reihe bekannter Speichervorrichtungen umgesetzt sein, wie etwa PROMs (programmierbaren Festwertspeichern), EPROMs (elektrischen PROMs), EEPROMs (elektrisch löschbaren PROMs), Flash-Speicher oder beliebigen anderen elektrischen, magnetischen, optischen Speichervorrichtungen oder Kombinationsspeichervorrichtungen, die zum Speichern von Daten in der Lage sind, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die durch die Steuerung beim Steuern des Motors oder Fahrzeugs verwendet werden.
  • Die Steuerung 32 kommuniziert mit verschiedenen Fahrzeugsensoren und - betätigungselementen über eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle (E/A) (einschließlich Eingangs- und Ausgangskanälen), die als eine einzelne integrierte Schnittstelle umgesetzt sein kann, die verschiedene Rohdaten oder eine Signalkonditionierung, -verarbeitung und/oder - umwandlung, einen Kurzschlussschutz und dergleichen bereitstellt. Alternativ dazu können ein oder mehrere dedizierte Hardware- oder Firmware-Chips verwendet werden, um Signale zu konditionieren und zu verarbeiten, bevor sie der CPU zugeführt werden. Wie in der repräsentativen Ausführungsform in 1 im Allgemeinen veranschaulicht, kann die Steuerung 32 Signale an den M/G 14, die Batterie 22, das Getriebe 16, die Leistungselektronik 24 und eine beliebige andere Komponente des Antriebsstrangs 12, die enthalten sein kann, aber in 1 nicht gezeigt ist (d. h. eine Anfahrkupplung, die zwischen dem M/G 14 und dem Getriebe 16 angeordnet sein kann) kommunizieren und/oder von diesen empfangen. Obwohl nicht ausdrücklich veranschaulicht, erkennt der Durchschnittsfachmann verschiedene Funktionen oder Komponenten, die jeweils innerhalb der vorstehend genannten Teilsysteme durch die Steuerung 32 gesteuert werden können. Repräsentative Beispiele für Parameter, Systeme und/oder Komponenten, die unter Verwendung von Steuerlogik und/oder -algorithmen, die durch die Steuerung 32 ausgeführt werden, direkt oder indirekt betätigt werden können, beinhalten Komponenten eines Frontend-Nebenaggregatsantriebs (front-end accessory drive - FEAD), wie etwa eine Lichtmaschine, einen Klimaanlagenkompressor, Batterieladen oder -entladen, regeneratives Bremsen, den Betrieb des M/G 14, die Kupplungsdrücke für das Getriebe 16 oder eine beliebige andere Kupplung, die Teil des Antriebsstrangs 12 ist, und dergleichen. Sensoren, die Eingaben über die E/A-Schnittstelle kommunizieren, können verwendet werden, um beispielsweise Raddrehzahlen (WS1, WS2), Fahrzeuggeschwindigkeit (VSS), Kühlmitteltemperatur (ECT), Gaspedalposition (PPS), Zündschalterposition (IGN), Umgebungslufttemperatur (z. B. Umgebungslufttemperatursensor 33), Gang, Übersetzung oder Modus des Getriebes, Getriebeöltemperatur (TOT), Eingangs- und Ausgangsdrehzahl des Getriebes, Verlangsamungs- oder Schaltmodus (MDE), Temperatur, Spannung, Strom oder Ladezustand (SOC) der Batterie anzuzeigen.
  • Die durch die Steuerung 32 durchgeführte Steuerlogik oder durchgeführten Funktionen können in einer oder mehreren Figuren durch Ablaufdiagramme oder ähnliche Diagramme dargestellt sein. Diese Figuren stellen repräsentative Steuerstrategien und/oder eine repräsentative Steuerlogik bereit, die unter Verwendung einer oder mehrerer Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multi-Tasking, Multi-Threading und dergleichen, umgesetzt sein können/kann. Demnach können verschiedene veranschaulichte Schritte oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Wenngleich dies nicht immer ausdrücklich veranschaulicht ist, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Schritte oder Funktionen in Abhängigkeit von der konkret verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden kann/können. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht notwendigerweise erforderlich, um die beschriebenen Merkmale und Vorteile in dieser Beschreibung zu erreichen, und soll vielmehr die Veranschaulichung und Beschreibung erleichtern. Die Steuerlogik kann hauptsächlich als Software umgesetzt sein, die durch eine mikroprozessorbasierte Fahrzeug- und/oder Antriebsstrangsteuerung, wie etwa die Steuerung 32, ausgeführt wird. Selbstverständlich kann die Steuerlogik in Abhängigkeit von der Anwendung als Software, Hardware oder eine Kombination aus Software und Hardware in einer oder mehreren Steuerungen umgesetzt sein. Bei einer Umsetzung als Software kann die Steuerlogik in einer/einem oder mehreren computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien bereitgestellt sein, auf denen Daten gespeichert sind, welche einen Code oder Anweisungen darstellen, der/die durch einen Computer zum Steuern des Fahrzeugs oder von dessen Teilsystemen ausgeführt wird/werden. Die computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können eine oder mehrere bekannter physischer Vorrichtungen beinhalten, die einen elektrischen, magnetischen und/oder optischen Speicher nutzen, um ausführbare Anweisungen und zugehörige Kalibrierungsinformationen, Betriebsvariablen und dergleichen zu speichern.
  • Ein Gaspedal 34 wird durch den Fahrer des Fahrzeugs dazu verwendet, dem Antriebsstrang 12 (oder genauer dem M/G 14) ein gefordertes Drehmoment, eine geforderte Leistung oder einen geforderten Antriebsbefehl zum Antreiben des Fahrzeugs bereitzustellen. Im Allgemeinen erzeugt das Herunterdrücken und Freigeben des Gaspedals 34 ein Gaspedalpositionssignal, das durch die Steuerung 32 als Bedarf an einer erhöhten bzw. verringerten Leistung interpretiert werden kann. Ein Bremspedal 36 wird durch den Fahrer des Fahrzeugs ebenfalls verwendet, um ein erforderliches Bremsmoment zum Verlangsamen des Fahrzeugs bereitzustellen. Im Allgemeinen erzeugt das Herunterdrücken und Freigeben des Bremspedals 36 ein Bremspedalpositionssignal, das durch die Steuerung 32 als Aufforderung, die Fahrzeuggeschwindigkeit zu verringern, interpretiert werden kann. Basierend auf den Eingaben von dem Gaspedal 34 und dem Bremspedal 36 befiehlt die Steuerung 32 das Drehmoment und/oder die Leistung zu dem M/G 14 oder den Reibungsbremsen 38. Die Steuerung 32 steuert zudem die zeitliche Abfolge von Gangwechseln im Getriebe 16.
  • Der M/G 14 kann als Motor fungieren und eine Antriebskraft für den Antriebsstrang 12 bereitstellen. Um das Fahrzeug mit dem M/G 14 anzutreiben, überträgt die Batterie 22 gespeicherte elektrische Energie über Verkabelung 40 an die Leistungselektronik 24, die zum Beispiel einen Wechselrichter beinhalten kann. Die Leistungselektronik 24 wandelt DC-Spannung von der Batterie 22 in AC-Spannung um, die durch den M/G 14 verwendet wird. Die Steuerung 32 befiehlt der Leistungselektronik 24, die Spannung aus der Batterie 22 in eine AC-Spannung umzuwandeln, die dem M/G 14 bereitgestellt wird, um der Eingangswelle 18 ein positives oder negatives Drehmoment bereitzustellen.
  • Alternativ dazu kann der M/G 14 als Generator fungieren und kinetische Energie von dem Antriebsstrang 12 in elektrische Energie umwandeln, damit sie in der Batterie 22 gespeichert wird. Genauer kann der M/G 14 während Zeiträumen des regenerativen Bremsens als Generator fungieren, während welchen Drehmoment und Rotationsenergie (oder kinetische Energie) von den sich drehenden Rädern 28 durch das Getriebe 16 zurückübertragen und in elektrische Energie zur Speicherung in der Batterie 22 umgewandelt wird.
  • Das Fahrzeug 10 beinhaltet zudem einen OBG 42 (d. h. einen bordeigenen Generator), der mit der Verdrahtung 60 verbunden ist, bei der es sich um einen Hochspannungs-DC-Bus 60 handeln kann. Der OBG 42 kann dazu konfiguriert sein, die durch die Traktionsbatterie 22 bereitgestellte DC-Energie in eine AC-Energie umzuwandeln, die zum Versorgen von externen Verbrauchern mit Leistung kompatibel ist. Zum Beispiel kann der OBG 42 AC-Energie bereitstellen, um Computer, Elektrowerkzeuge (z. B. Motorsäge) oder Campingausrüstung mit Leistung zu versorgen. Es wird auch in Betracht gezogen, dass der OBG 42 dazu konfiguriert sein kann, AC-Energie bereitzustellen, die mit dem Hilfsleistungssystem kompatibel ist, wie etwa gemeinsame Wandspannungen von 120 V Wechselstrom und/oder 240 V Wechselstrom. Das OBC (d. h. das bordeigene Ladegerät) 58 ist über einen Draht 60 mit der Batterie 22 verbunden.
  • Es wird in Betracht gezogen, dass die schematische Veranschaulichung in 1 lediglich veranschaulichend ist und nicht einschränkend sein soll. Es werden andere Konfigurationen in Betracht gezogen, ohne dabei vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Es wird auch in Betracht gezogen, dass die beschriebene Fahrzeugkonfiguration lediglich beispielhafter Natur ist und nicht einschränkend sein soll. Andere Konfigurationen von Elektro- oder Hybridelektrofahrzeugen sollten so betrachtet werden, dass sie in dieser Schrift offenbart sind. Andere Konfigurationen von Elektro- oder Hybridfahrzeugen können unter anderem Folgendes beinhalten: Reihenhybridfahrzeuge, Parallelhybridfahrzeuge, Reihen-Parallel-Hybridfahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEVs), Brennstoffzellen-Hybridfahrzeuge, batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (battery operated electric vehicles - BEVs) oder eine beliebige andere einem Durchschnittsfachmann bekannte F ahrzeugkonfigurati on.
  • Bei Hybridkonfigurationen, die eine Brennkraftmaschine, wie etwa einen mit Benzin, Diesel oder Erdgas betriebenen Motor, oder eine Brennstoffzelle beinhalten, kann die Steuerung 32 dazu konfiguriert sein, verschiedene Parameter in einer solchen Brennkraftmaschine zu steuern. Repräsentative Beispiele für Parameter, Systeme und/oder Komponenten einer Brennkraftmaschine, welche unter Verwendung von Steuerlogik und/oder Algorithmen, die durch die Steuerung 32 ausgeführt wird, direkt oder indirekt betätigt werden können, beinhalten Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, Einspritzmenge und Einspritzdauer, Position der Drosselklappe, Zündzeitpunkt der Zündkerzen (bei fremdgezündeten Motoren), Taktung und Dauer für Einlass- und Auslassventile usw. Sensoren, die eine Eingabe über die E/A-Schnittstelle von einer solchen Brennkraftmaschine an die Steuerung 32 kommunizieren, können verwendet werden, um Turbolader-Ladedruck, Kurbelwellenposition (PIP), Motordrehzahl (RPM), Ansaugkrümmerdruck (MAP), Drosselklappenposition (TP), Konzentration oder Anwesenheit von Sauerstoff im Abgas (exhaust gas oxygen - EGO) oder anderen Abgaskomponenten, Ansaugluftstrom (MAF) usw. anzugeben.
  • 2A veranschaulicht eine Anordnung zum Laden der Batterie 22 von einer externen Leistungsquelle (z. B. AC-Steckdose, Batteriepack, Generator). Bei der externen Leistungsquelle kann es sich um ein elektrisches Leistungsverteilungsnetzwerk oder -netz handeln, wie es durch ein Elektrizitätsversorgungsunternehmen bereitgestellt wird. Wie gezeigt, kann die externe Leistungsquelle elektrisch an ein Ladegerät oder eine EVSE 50 (d. h. eine Stromtankstelle) gekoppelt sein. Wenngleich sich die EVSE 50 der Darstellung nach außerhalb des Elektrofahrzeugs 10 befindet, wird auch in Betracht gezogen, dass sich die EVSE 50 innerhalb des Elektrofahrzeugs 10 befinden kann.
  • Die EVSE 50 kann die empfangene elektrische Leistung über ein Kabel 52 und einen Stecker 54 empfangen und übertragen, der in eine Verbindung des Einlasses 56 an dem Elektrofahrzeug 10 eingesteckt wird. Als ein Beispiel kann es sich bei der externen Leistung um AC-Leistung handeln, die an einer Steckdose empfangen wird und durch ein OBC 58 (d. h. bordeigenes Ladegerät, das sich innerhalb des Elektrofahrzeugs 10 befindet, in DC-Strom umgewandelt wird. Das OBC 58 kann dann betrieben werden, um die Batterie 22 zu laden. Alternativ dazu kann sich das bordeigene Ladegerät 58 in der EVSE 50 außerhalb des Elektrofahrzeugs 10 befinden.
  • Es wird in Betracht gezogen, dass die EVSE 50 in verschiedenen mechanischen Konfigurationen umgesetzt werden kann, einschließlich eines Fahrzeugladegeräts, einer Ladestation oder eines Ladegeräts. Es wird auch in Betracht gezogen, dass die EVSE 50 als an der Wand montierte Einheiten in einer Garage oder neben einem Gebäude installiert werden kann, in dem Fahrzeuge typischerweise parken. Die EVSE 50 kann ein Kabelsatz sein, der manchmal als Reiseladegerät, tragbares Ladegerät oder handgehaltenes Ladegerät bezeichnet wird.
  • Der Stecker 54 und der Einlass 56 können eine leitende Verbindung nutzen, bei der die elektrischen Leiter in einem Stecker physischen Kontakt mit den elektrischen Leitern in dem anderen Stecker herstellen. Es wird jedoch auch in Betracht gezogen, dass ein drahtloses Leistungsübertragungssystem (wireless power transfer system - WPT-System) verwendet werden kann, bei dem ein Sender einem Empfänger elektrische Leistung ohne die Verwendung von physischen elektrischen Leitern bereitstellen kann (z. B. kann Leistung durch freien Raum übertragen werden). Es wird in Betracht gezogen, dass die Leistungsausgabe in ein drahtloses Feld (z. B. magnetische Induktion, elektrische Induktion usw.) von einer „Empfangsspule“ empfangen, erfasst oder durch diese gekoppelt werden kann, um die Leistungsübertragung zu erreichen.
  • 2B veranschaulicht ein WPT-System 300 (d. h. wireless power transfer system - drahtloses Leistungsübertragungssystem) gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Das WPT-System 300 kann ebenfalls ein OBC 58 beinhalten, das betreibbar ist, um die Batterie 22 innerhalb des Elektrofahrzeugs 10 zu laden. Ein externes Ladeteilsystem 302 kann eine Leistungsquelle 304 und eine Massespulenbaugruppe 306 beinhalten. Die Leistungsquelle 132 kann gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen ein konventionelles elektrisches Wechselstrom-(AC-)Leistungsverteilungsnetzwerk oder -netz sein, wie es von einem Elektrizitätsversorgungsunternehmen bereitgestellt wird. Eine externe Schaltung 308 kann die Leistungsquelle 304 mit der Massespulenbaugruppe 306 verbinden und beinhaltet Komponenten zum Konditionieren (z. B. Gleichrichten, Umkehren, Umwandeln und Speichern) des Leistungssignals, das der Massespulenbaugruppe 306 bereitgestellt wird. Die Massespulenbaugruppe 306 kann eine Platte 310 beinhalten, die an einer darunterliegenden Fläche, z. B. einem Garagenboden, montiert und typischerweise aus Aluminium gebildet ist. Die Massespulenbaugruppe 306 kann auch einen Induktor mit einem Kern 312 und einer Primärspule 314 (d. h. Sendespule) beinhalten.
  • Eine Fahrzeugspulenbaugruppe 316 kann an dem Elektrofahrzeug 10 montiert sein und das OBC 58 kann betrieben werden, um die Leistung, die der Batterie 22 bereitgestellt wird, zu konditionieren (z. B. gleichzurichten und umzuwandeln). Die Fahrzeugspulenbaugruppe 316 kann auch eine Platte 318 beinhalten, die an einer Unterseite des Elektrofahrzeugs 10 montiert und typischerweise aus Aluminium gebildet ist. Die Fahrzeugspulenbaugruppe 316 kann auch einen Induktor mit einem Kern 320 und einer Spule 322 (d. h. einer Sekundär- oder Empfängerspule) beinhalten.
  • Die Fahrzeugspulenbaugruppe 316 kann zum Empfangen von elektrischer Leistung mit der Massespulenbaugruppe 306 ausgerichtet sein. Die Leistungsquelle 304 kann die Primärspule 314 mit einem Strom versorgen, der ein Magnetfeld (nicht gezeigt) um die Primärspule 314 herstellt. Die Sekundärspule 322 kann elektromagnetisch an die Primärspule 314 gekoppelt sein, indem die Fahrzeugspulenbaugruppe 316 mit der Massespulenbaugruppe 306 ausgerichtet wird und die Sekundärspule 322 innerhalb des Magnetfelds platziert wird. Dieses Magnetfeld induziert einen Strom in der Sekundärspule 322, um Leistung zum induktiven Laden der Batterie 22 drahtlos zu übertragen. Induktives Laden erfordert keinen physischen Kontakt zwischen der Primärspule 314 und der Sekundärspule 322. Jedoch sollten sich die Primärspule 314 und die Sekundärspule 322 im Allgemeinen nahe beieinander befinden, um ein effizientes induktives Laden zu ermöglichen.
  • 3 veranschaulicht ein schematisches Diagramm des OBG 42 und des OBC 58. Erneut kann dem OBC 58 über eine Verbindung zu der EVSE 50 externe Leistung zugeführt werden. Das OBC 58 kann einen Diodenbrückengleichrichter 100 und einen ersten Filterkondensator 108 zum Umwandeln der AC-Energie in eine DC-Energie beinhalten. Es wird auch in Betracht gezogen, dass das OBC 58 einen Wandler zur Leistungsfaktorkorrektur (power factor correction - PFC) beinhalten kann, der im Allgemeinen eine Induktionsspule 102, ein Festkörperschaltelement 104 und eine nach vorn gerichtete Diode 106 beinhalten kann.
  • Der PFC-Wandler kann über das Festkörperschaltelement 104 gesteuert werden. Zum Beispiel kann das Element 104 durch eine Steuerschaltung (z. B. die Steuerung 32) bei einer gegebenen Frequenz zwischen einem EIN- und AUS-Zustand angetrieben werden. Wenn er in einen EIN-Zustand (d. h. Schalter geschlossen) getrieben wird, kann ein Strom durch die Induktionsspule 102 zunehmen. Wenn er in einen AUS-Zustand getrieben wird (d. h., der Schalter öffnet sich), kann ein Strom durch die Induktionsspule 102 abnehmen und die gesamte oder einen Teil der akkumulierten Energie über die Diode 106 abgeben. Durch Einstellen des Arbeitszyklus kann der Einheitsleistungsfaktor (power factor - PF) erreicht werden, um die Strommenge zu steuern, die entnommen wird. Das OBC 58 kann ferner einen ersten DC/DC-Wandler 110 (d. h. isolierten DC/DC-Wandler) zum Einstellen der DC-Spannung auf einen gewünschten Pegel beinhalten. Beispielsweise kann die Traktionsbatterie 22 dazu ausgelegt sein, zwischen 400 V Gleichstrom und 800 V Gleichstrom betrieben zu werden. Der erste DC/DC-Wandler 110 kann dazu ausgestaltet sein, die DC-Spannung auf den gewünschten Pegel (z. B. 400 V Gleichstrom) zur Verwendung durch die Traktionsbatterie 22 zu erhöhen.
  • Der OBG42 kann gleichermaßen eine separate Schaltung zum Umwandeln der in der Traktionsbatterie 22 gespeicherten Energie (z. B. 400 V Gleichstrom) beinhalten, um eine AC-Spannung auszugeben, die zum Versorgen von externen Verbrauchern 122 (z. B. Elektrowerkzeugen) verwendet werden kann. Der OBG 42 kann einen zweiten isolierten DC/DC-Wandler 112 und einen zweiten Filterkondensator 114 beinhalten. Der OBG 42 kann auch eine dreiphasige Wechselrichterschaltung 116 beinhalten, die eine Vielzahl von Schaltelementen aufweist, welche unter Verwendung von Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (insulated gate bipolar transistors - IGBT) oder MOSFET-Transistoren ausgestaltet sein können. Ein(e) oder mehrere Induktionsspulen 118 und Kondensatoren 120 können als eine Filterschaltung betrieben werden, um die gewünschte Spannung mit einer Ausgangsfrequenz (z. B. 60 Hz) zu erzeugen, die durch die Ausgangsverbraucher 122 gewünscht wird. Es wird in Betracht gezogen, dass der zweite isolierte DC/DC-Wandler 112 betrieben werden kann, um die Spannung der Traktionsbatterie 22 auf einen Pegel einzustellen, der zur Umwandlung durch die dreiphasige Wechselrichterschaltung 116 geeignet ist. Es wird ebenfalls in Betracht gezogen, dass der OBG 42 betrieben werden kann, um die DC-Spannung der Traktionsbatterie 22 in Abhängigkeit von den Bedürfnissen der externen Verbraucher in eine dreiphasige, einphasige Spannung oder eine Spannung mit geteilter Phase umzuwandeln.
  • Wie beschrieben, erfordern sowohl der OBG 42 als auch das OBC 58: (a) einen ersten isolierten DC/DC-Wandler 110 und einen zweiten isolierten DC/DC-Wandler 112; und (b) einen ersten Filterkondensator 108 und einen zweiten Filterkondensator 114. Diese elektrischen Komponenten können benötigt werden, um doppelte Netzfrequenzleistung zu puffern und die Spannungswelligkeit innerhalb eines gewünschten Betriebsspannungs- und - strombereichs zu begrenzen. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass die Gesamtanzahl, das Volumen und die Kosten der Komponenten innerhalb eines einzelnen Fahrzeugs und über eine gesamte Produktlinie erhöht werden. Darüber hinaus können der Kondensator 108 und der Kondensator 114 groß sein, obwohl sie unter Verwendung von Elektrolytkondensatoren ausgelegt sind, die im Allgemeinen eine potentiell begrenzte Lebensdauer aufweisen.
  • 4 veranschaulicht ein integriertes OBCG 400 gemäß einer Ausführungsform. Es wird in Betracht gezogen, dass das OBCG 400 die gleiche Funktionalität des einzelnen OBC 58 und OBG 42 bereitstellen kann, jedoch eine Reduzierung der Komponentenkosten (sowohl pro Fahrzeug als auch über Fahrzeuglinien), eine geringere Verpackungsgröße (z. B. aufgrund der Reduzierung der benötigten Komponenten) und eine Reduzierung der Kosten ermöglicht.
  • Wie gezeigt, kann das OBCG 400 einen Diodenbrückengleichrichter 402 und einen ersten Filterkondensator 414 zum Umwandeln der AC-Energie in eine DC-Energie beinhalten. Es wird auch in Betracht gezogen, dass das OBC 58 einen Wandler zur Leistungsfaktorkorrektur (PFC) beinhalten kann, der im Allgemeinen eine Induktionsspule 404, ein Festkörperschaltelement 406 und eine nach vorn gerichtete Diode 408 sowie ein Festkörperschaltelement 410 beinhalten kann. Das OBC 58 kann ferner einen bidirektionalen DC/DC-Wandler 412 zum Einstellen der DC-Spannung auf einen gewünschten Pegel (z. B. 400 V Gleichstrom) zur Verwendung durch die Traktionsbatterie 22 beinhalten.
  • Das OBCG 400 kann ebenfalls eine zusätzliche Schaltung zum Umwandeln der in der Traktionsbatterie 22 gespeicherten Energie (z. B. 400 V Gleichstrom) beinhalten, um eine AC-Spannung auszugeben, die zum Versorgen von externen Verbrauchern 122 (z. B. Elektrowerkzeugen) verwendet werden kann. Das OBCG 400 kann den bidirektionalen DC/DC-Wandler 412 betreiben, um die DC-Spannung der Batterie 22 auf einen gewünschten Pegel einzustellen. Der Filterkondensator 414 kann dazu betrieben werden, die DC-Spannung zu filtern, bevor sie an eine dreiphasige Wechselrichterschaltung 416 bereitgestellt wird, die eine Vielzahl von Schaltelementen aufweist, welche unter Verwendung von Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBT) oder MOSFET-Transistoren ausgestaltet sein können. Ein(e) oder mehrere Induktionsspulen 418 und Kondensatoren 420 können als eine Filterschaltung betrieben werden, um die gewünschte Spannung mit einer Ausgangsfrequenz (z. B. 60 Hz) zu erzeugen, die durch die Ausgangsverbraucher 122 gewünscht wird. Es wird in Betracht gezogen, dass der bidirektionale DC/DC-Wandler 412 betrieben werden kann, um die Spannung der Traktionsbatterie 22 auf einen Pegel einzustellen, der zur Umwandlung durch die dreiphasige Wechselrichterschaltung 416 geeignet ist. Es wird ebenfalls in Betracht gezogen, dass das OBCG 400 betrieben werden kann, um die DC-Spannung der Traktionsbatterie 22 in Abhängigkeit von den Bedürfnissen der externen Verbraucher in eine dreiphasige, einphasige Spannung oder eine Spannung mit geteilter Phase umzuwandeln.
  • Wie gezeigt, kann das OBCG 400 nur einen einzelnen isolierten bidirektionalen DC/DC-Wandler 412 und einen kleineren DC-Bus-Filterkondensator 414 erfordern. Um die Größe des Kondensators 414 zu reduzieren, kann ein zweiter Kondensator 426 enthalten sein, um doppelte Netzfrequenzleistung zu puffern. Es wird auch in Betracht gezogen, dass das OBCG 400 unter Verwendung von Folienkondensatoren betreibbar sein kann, um die Betriebsfähigkeit über die Lebensdauer zu erhöhen.
  • Es wird in Betracht gezogen, dass der Schalter 422 und der Schalter 410 dem OBCG 400 die Fähigkeit verleihen können, verschiedene Betriebsmodi bereitzustellen. Zum Beispiel kann das OBCG 400 in einem ersten Betriebsmodus (d. h. MODUS I) betrieben werden, in dem die Batterie 22 unter Verwendung von AC-Leistung, die durch die EVSE 50 zugeführt wird, geladen wird. Die AC-Leistung kann in eine DC-Leistung zum Laden der Batterie 22 unter Verwendung des Wandlers zur Leistungsfaktorkorrektur (PFC) (d. h. des Induktors 404, des Schalters 406 und der Diode 408) und des bidirektionalen DC/DC-Wandlers 412 umgewandelt werden. Um im MODUS I zu arbeiten, steuert das OBCG 400 den Schalter 422 in einen offenen oder ausgerückten Zustand. Es wird in Betracht gezogen, dass der Schalter 422 manuell oder durch Steuersignale gesteuert werden kann, die von der Steuerung 32 gesendet werden.
  • Es wird ferner in Betracht gezogen, dass während MODUS I das Laden der Batterie 22 erreicht werden kann, indem der Arbeitszyklus des Schalters 406 gesteuert wird (d. h. Öffnen und Schließen), während der Schalter 410 in einen AUS- oder ausgerückten Zustand gesteuert wird. Das OBCG 400 kann zudem die doppelte Netzfrequenzleistung durch den Filterkondensator 428 puffern, indem er die Schalter 434, 436, 438 und 440 (d.h. die Schalter S3, S4, S5, S6) steuert. Gleichzeitig kann das OBCG 400 auch die Schalter 442, 444 (d. h. S7 und S8) in einen AUS- oder ausgerückten Zustand steuern. Es wird in Betracht gezogen, dass die DC-Bus-Kondensatorspannung möglicherweise keine doppelte Netzfrequenzwelligkeit aufweist, wodurch ermöglicht wird, dass die Größe des Kondensators 414 reduziert wird.
  • Das OBCG 400 kann auch in einem zweiten Betriebsmodus (d. h. MODUS II) betrieben werden, in dem die Batterie 22 verwendet wird, um AC-Leistung an die Ausgangsverbraucher 122 zu liefern. Es wird in Betracht gezogen, dass das OBCG 400 die AC-Leistung an einphasige Ausgangsverbraucher und/oder Ausgangsverbraucher 122 mit geteilter Phase liefern kann. Im MODUS II kann die Batterie 22 Nebenverbrauchern unter Verwendung des bidirektionalen DC/DC-Wandlers 412 und des DC/AC-Wechselrichters (d. h. des Filterkondensators 414 und der dreiphasigen Wechselrichterschaltung 416) Energie bereitstellen. Im MODUS II kann das OBCG 400 (oder die Steuerung 32) den Schalter 422 in eine geschlossene oder eingerückte Position steuern, sodass der Kondensator 426 doppelte Netzfrequenzleistung durch Steuern der Schalter 410, 406, 442 und 444 (d. h. S1, S2, S7, S8) puffert. Das OBCG 400 (oder die Steuerung 32) kann einphasige Ausgangsleistung und/oder Ausgangsleistung mit geteilter Phase durch Steuern der Schalter 434, 436, 438, 440, 442 und 444 (d. h. S3, S4, S5, S6, S7 und S8) bereitstellen. Es wird in Betracht gezogen, dass während des Betriebs im MODUS II die doppelte Netzfrequenzleistung durch den Kondensator 426 gepuffert werden kann, sodass die Spannung des Kondensators 414 keine Niederfrequenzwelligkeit aufweist, wodurch ermöglicht wird, dass die Größe des Kondensators 414 reduziert wird.
  • Das OBCG 400 kann auch in einem dritten Betriebsmodus (d. h. MODUS III) betrieben werden, in dem die Batterie 22 verwendet wird, um dreiphasige Leistung an die Ausgangsverbraucher 122 zu liefern. Es wird in Betracht gezogen, dass, während dreiphasige Leistung bereitgestellt wird, möglicherweise keine doppelte Netzfrequenzleistung an dem Hochspannungs-DC-Bus des Kondensators 414 vorhanden ist. Wenn das OBCG 400 im MODUS III betrieben wird, kann der Schalter 422 in eine ausgerückte oder geöffnete Position gesteuert werden. Die Schalter 410, 406 (d. h. S1 und S2) können ebenfalls in einen ausgerückten oder AUS-Zustand gesteuert werden. Das OBCG 400 kann ferner die Schalter 434, 436, 438, 440, 442 und 444 (d. h. S3, S4, S5, S6, S7 und S8) steuern, um die dreiphasige elektrische Energie bereitzustellen. Die Spannung des Kondensators 414 weist keine Niederfrequenzwelligkeit auf, wodurch ermöglicht wird, dass die Größe des Kondensators 414 reduziert wird.
  • 5 veranschaulicht eine Reihe von Simulationsgraphen 502-508, welche die Spannung oder den Strom zeigen, während das OBCG 400 im MODUS I betrieben wird. Es wird in Betracht gezogen, dass der Kondensator 414 als 400 µF bemessen sein kann und der Kondensator 426 als 165 µF bemessen sein kann.
  • Der Verlauf 510 veranschaulicht eine einphasige Netzspannung von 240 Vrms Wechselstrom, die durch die EVSE 50 zum Laden der Batterie 22 mit einer Leistung von ungefähr 10 Kilowatt bereitgestellt wird. Der Verlauf 512 veranschaulicht ebenfalls einen Netzstrom (Ig) von ungefähr 41,7 Arms, der phasengleich mit der durch den Verlauf 510 veranschaulichten Netzspannung (Vg) ist. Es wird in Betracht gezogen, dass während dieser Simulation möglicherweise keine Ausgangsverbraucher 122 vorhanden sind.
  • Der Verlauf 514 veranschaulicht, dass die Spannung durch den Kondensator 428 (d. h. C4) eine AC-Spannung mit einer Spitze von 400 Volt und einer Frequenz von 60 Hz aufweist, um doppelte Leitungsfrequenzleistung zu puffern. Infolgedessen kann die Hochspannungs-DC-Busspannung des Kondensators C1 414 konstant sein mit einer vernachlässigbaren Welligkeit, selbst wenn die DC-Buskapazität 400 µF beträgt. Der Verlauf 516 veranschaulicht den Strom durch den Induktor 404 (iL), wenn die PFC in Betrieb ist. Der Verlauf 518 veranschaulicht, dass die zugeführte DC-Spannung des Kondensators C1 414 zum Laden der Batterie 22 ungefähr 400 Volt beträgt.
  • 6 veranschaulicht eine Reihe von Simulationsgraphen 602-608, welche die Spannung oder den Strom zeigen, während das OBCG 400 im MODUS II betrieben wird. Es wird erneut in Betracht gezogen, dass der Kondensator 414 als 400 µF bemessen sein kann und der Kondensator 426 als 165 µF bemessen sein kann. Außerdem kann ein Ausgangsverbraucher mit geteilter Phase zum Empfangen einer Spannung mit geteilter Phase von 120 Vrms angebracht sein. Das OBCG 400 kann zudem betrieben werden, um einen Ausgangsverbraucher mit geteilter Phase zu unterstützen, der eine Leistung von 5 kW erfordert.
  • Der Graph 602 und der Graph 606 veranschaulichen die Spannungen VPhase_1 und VPhase_2 mit geteilter Spannung als Verlauf 610 bzw. Verlauf 612. Wie durch den Verlauf 616 gezeigt, kann der Kondensator 426 betrieben werden, um doppelte Netzfrequenzleistung durch eine AC-Spannung von 60 Hz mit einer Spitze von 200 Volt zu puffern. Es wird daher in Betracht gezogen, dass die Spannung an dem DC-Bus des Kondensators 414 konstant mit vernachlässigbarer Welligkeit sein kann, obwohl die DC-Bus-Kapazität ungefähr 400 µF betragen kann.
  • Die 5 und 6 veranschaulichen, dass das OBCG 400 einen einzelnen 400-µF-Kondensator (d. h. den Kondensator 414) und einen 165-µF-Kondensator (d. h. den Kondensator 426) einsetzen kann, um eine konstante DC-Busspannung mit vernachlässigbarer Welligkeit unabhängig davon aufrechtzuerhalten, ob ein Verbraucher mit einer/geteilter Phase 5 kW Leistung verbraucht oder ein einphasiges Netz die Batterie mit 10 kW Leistung lädt. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass ein 8000-µF-Kondensator (d. h. der Kondensator 108) und ein 4000-µF-Kondensator (d. h. der Kondensator 114) erforderlich sein können, um den gleichen Zweck zu erreichen, wenn ein separates OBC 58 und ein separater OBG 42 eingesetzt werden.
  • Wenngleich vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke beschreibende und keine einschränkenden Ausdrücke und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale verschiedener umsetzender Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein einheitliches bordeigenes Ladegerät und Generator für ein Elektrofahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Ladeschaltung, die Folgendes beinhaltet: einen Diodenbrückengleichrichter, der mit einer AC-Leistungsquelle verbunden ist, einen Wandler zur Leistungsfaktorkorrektur, der zwischen den Diodenbrückengleichrichter und einen Filterkondensator geschaltet ist, und einen bidirektionalen DC/DC-Wandler, der zwischen den Filterkondensator und eine Traktionsbatterie geschaltet ist, eine Erzeugungsschaltung, die Folgendes beinhaltet: eine dreiphasige Wechselrichterschaltung mit einem ersten Ausgangszweig, einen zweiten einen Ausgangszweig und einem dritten Ausgangszweig, wobei die dreiphasige Wechselrichterschaltung mit dem Filterkondensator und dem bidirektionalen DC/DC-Wandler verbunden ist, eine erste dreiphasige Induktionsspule, die mit dem ersten Ausgangszweig verbunden ist, eine zweite dreiphasige Induktionsspule, die mit dem zweiten Ausgangszweig verbunden ist, und eine dritte dreiphasige Induktionsspule, die mit dem dritten Ausgangszweig verbunden ist, und eine Vielzahl von Ausgangskondensatoren, die mit der ersten dreiphasigen Induktionsspule, der zweiten dreiphasigen Induktionsspule und der dritten dreiphasigen Induktionsspule verbunden sind; und einen Brückenkondensator und ein Steuerschaltelement, die zwischen die Ladeschaltung und die Erzeugungsschaltung geschaltet sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die dreiphasige Wechselrichterschaltung eine Vielzahl von Schaltelementen.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Wandler zur Leistungsfaktorkorrektur eine Ladeinduktionsspule, ein Festkörperladeschaltelement, eine Ladediode und ein Modusschaltelement, das parallel zu der Ladediode geschaltet ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch: eine Steuerung, die zu Folgendem betreibbar ist: Ausrücken des Modusschaltelements und des Steuerschaltelements, zyklisches Schalten des Festkörperladeschaltelements bei einer vorbestimmten Frequenz; Ausrücken eines oder mehrerer der Vielzahl von Schaltelementen; und Steuern des bidirektionalen DC/DC-Wandlers, um eine durch die AC-Leistungsquelle empfangene AC-Energie in eine DC-Energie umzuwandeln, die durch die Traktionsbatterie gespeichert wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch: eine Steuerung, die zu Folgendem betreibbar ist: Einrücken des Steuerschaltelements, zyklisches Schalten des Festkörperladeschaltelements, des Modusschaltelements und eines oder mehrerer der Vielzahl von Schaltelementen, um eine vorbestimmte Ladespannung über den Brückenkondensator bereitzustellen; und als Reaktion darauf, dass die vorbestimmte Ladespannung dem Brückenkondensator zugeführt wird: Ausrücken des Festkörperladeschaltelements und des Modusschaltelements, zyklisches Schalten eines oder mehrerer der Vielzahl von Schaltelementen und Steuern des bidirektionalen DC/DC-Wandlers, um eine durch die Traktionsbatterie gespeicherte DC-Energie in eine einphasige AC-Energie oder eine AC-Energie mit geteilter Phase umzuwandeln, die einem oder mehreren Ausgangsverbrauchern zugeführt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch: eine Steuerung, die zu Folgendem betreibbar ist: Ausrücken des Modusschaltelements, des Festkörperladeschaltelements und des Steuerschaltelements, zyklisches Schalten eines oder mehrerer der Vielzahl von Schaltelementen und Steuern des bidirektionalen DC/DC-Wandlers, um eine durch die Traktionsbatterie gespeicherte DC-Energie in eine dreiphasige AC-Energie umzuwandeln, die einem oder mehreren Ausgangsverbrauchern zugeführt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei der Vielzahl von Schaltelementen um IGBT-Transistoren.
  • Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei der Vielzahl von Schaltelementen um MOSFET-Transistoren.
  • Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Festkörperladeschaltelement um einen MOSFET-Transistor.
  • Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Festkörperladeschaltelement um einen IGBT-Transistor.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die AC-Leistungsquelle eine Stromtankstelle.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird die AC-Leistungsquelle durch eine drahtgebundene Verbindung oder eine drahtlose Verbindung bereitgestellt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein einheitliches bordeigenes Ladegerät und Generator für ein Elektrofahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Ladeschaltung, die Folgendes beinhaltet: einen Diodenbrückengleichrichter, der mit einer AC-Leistungsquelle verbunden ist, einen Wandler zur Leistungsfaktorkorrektur, der zwischen den Diodenbrückengleichrichter und einen Filterkondensator geschaltet ist, und einen bidirektionalen DC/DC-Wandler, der zwischen den Filterkondensator und eine Traktionsbatterie geschaltet ist, eine Erzeugungsschaltung, die Folgendes beinhaltet: eine Wechselrichterschaltung, die mit dem Filterkondensator und dem bidirektionalen DC/DC-Wandler verbunden ist, eine oder mehrere Induktionsspulen, die zwischen die Wechselrichterschaltung und den einen oder die mehreren Ausgangskondensatoren geschaltet ist/sind; und einen Brückenkondensator und ein Steuerschaltelement, die an einem Ende zwischen die Wechselrichterschaltung und den Filterinduktor geschaltet sind und an einem zweiten Ende zwischen den Diodenbrückengleichrichter und den Wandler zur Leistungsfaktorkorrektur geschaltet sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Wandler zur Leistungsfaktorkorrektur eine Ladeinduktionsspule, ein Festkörperladeschaltelement, eine Ladediode und ein Modusschaltelement, das parallel zu der Ladediode geschaltet ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Wechselrichterschaltung einen Ausgangszweig der ersten Phase, einen Ausgangszweig der zweiten Phase und einen Ausgangszweig der dritten Phase.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die eine oder die mehreren Induktionsspulen eine erste dreiphasige Induktionsspule, die mit dem Ausgangszweig der ersten Phase verbunden ist, eine zweite dreiphasige Induktionsspule, die mit dem Ausgangszweig der zweiten Phase verbunden ist, und eine dritte dreiphasige Induktionsspule, die mit dem Ausgangszweig der dritten Phase verbunden ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Wechselrichterschaltung eine Vielzahl von Schaltel ementen.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch: eine Steuerung, die zu Folgendem betreibbar ist: Ausrücken des Modusschaltelements und des Steuerschaltelements, zyklisches Schalten des Festkörperladeschaltelements bei einer vorbestimmten Frequenz; Ausrücken eines oder mehrerer der Vielzahl von Schaltelementen; und Steuern des bidirektionalen DC/DC-Wandlers, um eine durch die AC-Leistungsquelle empfangene AC-Energie in eine DC-Energie umzuwandeln, die durch die Traktionsbatterie gespeichert wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch: eine Steuerung, die zu Folgendem betreibbar ist: Einrücken des Steuerschaltelements, zyklisches Schalten des Festkörperladeschaltelements, des Modusschaltelements und eines oder mehrerer der Vielzahl von Schaltelementen, um eine vorbestimmte Ladespannung über den Brückenkondensator bereitzustellen; und als Reaktion darauf, dass die vorbestimmte Ladespannung dem Brückenkondensator zugeführt wird: Ausrücken des Festkörperladeschaltelements und des Modusschaltelements, zyklisches Schalten eines oder mehrerer der Vielzahl von Schaltelementen und Steuern des bidirektionalen DC/DC-Wandlers, um eine durch die Traktionsbatterie gespeicherte DC-Energie in eine einphasige AC-Energie oder eine AC-Energie mit geteilter Phase umzuwandeln, die einem oder mehreren Ausgangsverbrauchern zugeführt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch: eine Steuerung, die zu Folgendem betreibbar ist: Ausrücken des Modusschaltelements, des Festkörperladeschaltelements und des Steuerschaltelements, zyklisches Schalten eines oder mehrerer der Vielzahl von Schaltelementen und Steuern des bidirektionalen DC/DC-Wandlers, um eine durch die Traktionsbatterie gespeicherte DC-Energie in eine dreiphasige AC-Energie umzuwandeln, die einem oder mehreren Ausgangsverbrauchern zugeführt wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Laden einer Traktionsbatterie für ein Elektrofahrzeug und zum Versorgen eines mit dem Elektrofahrzeug verbundenen Ausgangsverbrauchers mit Leistung bereitgestellt, das Folgendes aufweist: als Reaktion auf das Erkennen, dass eine AC-Energie durch eine AC-Leistungsquelle einem Diodenbrückengleichrichter zugeführt wird: Ausrücken eines Modusschaltelements, das zwischen dem einen oder den mehreren Wechselrichterschaltungselementen und dem Diodenbrückengleichrichter geschaltet ist, zyklisches Schalten eines Wandlers zur Leistungsfaktorkorrektur bei einer vorbestimmten Frequenz, Ausrücken eines Steuerschaltelements, wobei das Modusschaltelement parallel zu einer Ladediode geschaltet ist, die in dem Wandler zur Leistungsfaktorkorrektur enthalten ist, Ausrücken eines oder mehrerer Wechselrichterschaltungsschaltelemente und Steuern eines bidirektionalen DC/DC-Wandlers, um die durch die AC-Leistungsquelle empfangene AC-Energie in eine DC-Energie umzuwandeln, die durch die Traktionsbatterie gespeichert wird, als Reaktion auf das Erkennen, dass die AC-Energie durch die AC-Leistungsquelle dem Diodenbrückengleichrichter nicht zugeführt wird und dass ein einphasiger Verbraucher oder ein Verbraucher mit geteilter Phase mit dem Elektrofahrzeug verbunden ist: Einrücken des Steuerschaltelements, zyklisches Schalten des Modusschaltelements, eines Festkörperladeschaltelements in dem Wandler zur Leistungsfaktorkorrektur und des einen oder der mehreren Wechselrichterschaltungsschaltelemente, um eine vorbestimmte Ladespannung über einen Brückenkondensator bereitzustellen, wobei der Brückenkondensator zwischen das eine oder die mehreren Wechselrichterschaltungsschaltelemente und den Diodenbrückengleichrichter geschaltet ist, und Ausrücken des Festkörperladeschaltelements und des Modusschaltelements und Steuern des bidirektionalen DC/DC-Wandlers, um die durch die Traktionsbatterie gespeicherte DC-Energie in eine einphasige AC-Energie oder eine AC-Energie mit geteilter Phase umzuwandeln, und als Reaktion auf das Erkennen, dass die AC-Energie durch die AC-Leistungsquelle dem Diodenbrückengleichrichter nicht zugeführt wird und ein dreiphasiger Verbraucher mit dem Elektrofahrzeug verbunden ist: Ausrücken des Modusschaltelements, des Festkörperladeschaltelements und des Steuerschaltelements, zyklisches Schalten des einen oder der mehreren Wechselrichterschaltungsschaltelemente und Steuern des bidirektionalen DC/DC-Wandlers, um die durch die Traktionsbatterie gespeicherte DC-Energie in eine dreiphasige AC-Energie umzuwandeln.

Claims (15)

  1. Einheitliches bordeigenes Ladegerät und Generator für ein Elektrofahrzeug, umfassend: eine Ladeschaltung, die Folgendes beinhaltet: einen Diodenbrückengleichrichter, der mit einer AC-Leistungsquelle verbunden ist, einen Wandler zur Leistungsfaktorkorrektur, der zwischen den Diodenbrückengleichrichter und einen Filterkondensator geschaltet ist, und einen bidirektionalen DC/DC-Wandler, der zwischen den Filterkondensator und eine Traktionsbatterie geschaltet ist, eine Erzeugungsschaltung, die Folgendes beinhaltet: eine dreiphasige Wechselrichterschaltung, die einen ersten Ausgangszweig, einen zweiten Ausgangszweig und einen dritten Ausgangszweig aufweist, wobei die dreiphasige Wechselrichterschaltung mit dem Filterkondensator und dem bidirektionalen DC/DC-Wandler verbunden ist, eine erste dreiphasige Induktionsspule, die mit dem ersten Ausgangszweig verbunden ist, eine zweite dreiphasige Induktionsspule, die mit dem zweiten Ausgangszweig verbunden ist, und eine dritte dreiphasige Induktionsspule, die mit dem dritten Ausgangszweig verbunden ist, und eine Vielzahl von Ausgangskondensatoren, die mit der ersten dreiphasigen Induktionsspule, der zweiten dreiphasigen Induktionsspule und der dritten dreiphasigen Induktionsspule verbunden sind; und einen Brückenkondensator und ein Steuerschaltelement, das zwischen die Ladeschaltung und die Erzeugungsschaltung geschaltet ist.
  2. Einheitliches bordeigenes Ladegerät und Generator nach Anspruch 1, wobei die dreiphasige Wechselrichterschaltung eine Vielzahl von Schaltelementen beinhaltet.
  3. Einheitliches bordeigenes Ladegerät und Generator nach Anspruch 2, wobei der Wandler zur Leistungsfaktorkorrektur eine Ladeinduktionsspule, ein Festkörperladeschaltelement, eine Ladediode und ein Modusschaltelement, das parallel zu der Ladediode geschaltet ist, beinhaltet.
  4. Einheitliches bordeigenes Ladegerät und Generator nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine Steuerung, die zu Folgendem betreibbar ist: Ausrücken des Modusschaltelements und des Steuerschaltelements, zyklisches Schalten des Festkörperladeschaltelements bei einer vorbestimmten Frequenz; Ausrücken eines oder mehrerer der Vielzahl von Schaltelementen; und Steuern des bidirektionalen DC/DC-Wandlers, um eine durch die AC-Leistungsquelle empfangene AC-Energie in eine DC-Energie umzuwandeln, die durch die Traktionsbatterie gespeichert wird.
  5. Einheitliches bordeigenes Ladegerät und Generator nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine Steuerung, die zu Folgendem betreibbar ist: Einrücken des Steuerschaltelements, zyklisches Schalten des Festkörperladeschaltelements, des Modusschaltelements und eines oder mehrerer der Vielzahl von Schaltelementen, um eine vorbestimmte Ladespannung über den Brückenkondensator bereitzustellen; und als Reaktion darauf, dass die Steuerung bestimmt, dass die vorbestimmte Ladespannung dem Brückenkondensator zugeführt wird: Ausrücken des Festkörperladeschaltelements und des Modusschaltelements, zyklisches Schalten eines oder mehrerer der Vielzahl von Schaltelementen und Steuern des bidirektionalen DC/DC-Wandlers, um eine durch die Traktionsbatterie gespeicherte DC-Energie in eine einphasige AC-Energie oder eine AC-Energie mit geteilter Phase umzuwandeln, die einem oder mehreren Ausgangsverbrauchern zugeführt wird.
  6. Einheitliches bordeigenes Ladegerät und Generator nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine Steuerung, die zu Folgendem betreibbar ist: Ausrücken des Modusschaltelements, des Festkörperladeschaltelements und des Steuerschaltelements, zyklisches Schalten eines oder mehrerer der Vielzahl von Schaltelementen und Steuern des bidirektionalen DC/DC-Wandlers, um eine durch die Traktionsbatterie gespeicherte DC-Energie in eine dreiphasige AC-Energie umzuwandeln, die einem oder mehreren Ausgangsverbrauchern zugeführt wird.
  7. Einheitliches bordeigenes Ladegerät und Generator nach Anspruch 2, wobei es sich bei der Vielzahl von Schaltelementen um IGBT-Transistoren handelt.
  8. Einheitliches bordeigenes Ladegerät und Generator nach Anspruch 2, wobei es sich bei der Vielzahl von Schaltelementen um MOSFET-Transistoren handelt.
  9. Einheitliches bordeigenes Ladegerät und Generator nach Anspruch 3, wobei es sich bei dem Festkörperladeschaltelement um einen MOSFET-Transistor handelt.
  10. Einheitliches bordeigenes Ladegerät und Generator nach Anspruch 3, wobei es sich bei dem Festkörperladeschaltelement um einen IGBT-Transistor handelt.
  11. Einheitliches bordeigenes Ladegerät und Generator nach Anspruch 1, wobei die AC-Leistungsquelle eine Stromtankstelle beinhaltet.
  12. Einheitliches bordeigenes Ladegerät und Generator nach Anspruch 1, wobei die AC-Leistungsquelle durch eine drahtgebundene Verbindung oder eine drahtlose Verbindung bereitgestellt wird.
  13. Verfahren zum Laden einer Traktionsbatterie für ein Elektrofahrzeug und Versorgen eines mit dem Elektrofahrzeug verbundenen Ausgangsverbrauchers mit Leistung, umfassend: als Reaktion auf das Erkennen, dass eine AC-Energie durch eine AC-Leistungsquelle einem Diodenbrückengleichrichter zugeführt wird: Ausrücken eines Modusschaltelements, das zwischen das eine oder die mehreren Wechselrichterschaltelemente und den Diodenbrückengleichrichter geschaltet ist, zyklisches Schalten eines Wandlers zur Leistungsfaktorkorrektur bei einer vorbestimmten Frequenz, Ausrücken eines Steuerschaltelements, wobei das Modusschaltelement parallel zu einer Ladediode geschaltet ist, die in dem Wandler zur Leistungsfaktorkorrektur enthalten ist, Ausrücken eines oder mehrerer Wechselrichterschaltungsschaltelemente und Steuern eines bidirektionalen DC/DC-Wandlers, um die durch die AC-Leistungsquelle empfangene AC-Energie in eine DC-Energie umzuwandeln, die durch die Traktionsbatterie gespeichert wird, als Reaktion auf das Erkennen, dass die AC-Energie durch die AC-Leistungsquelle dem Diodenbrückengleichrichter nicht zugeführt wird und ein einphasiger Verbraucher oder ein geteilter Verbraucher mit dem Elektrofahrzeug verbunden ist: Einrücken des Steuerschaltelements, zyklisches Schalten des Modusschaltelements, eines Festkörperladeschaltelements in dem Wandler zur Leistungsfaktorkorrektur und des einen oder der mehreren Wechselrichterschaltungsschaltelemente, um eine vorbestimmte Ladespannung über einen Brückenkondensator bereitzustellen, wobei der Brückenkondensator zwischen das eine oder die mehreren Wechselrichterschaltungsschaltelemente und den Diodenbrückengleichrichter geschaltet ist, und Ausrücken des Festkörperladeschaltelements und des Modusschaltelements und Steuern des bidirektionalen DC/DC-Wandlers, um die durch die Traktionsbatterie gespeicherte DC-Energie in eine einphasige AC-Energie oder eine AC-Energie mit geteilter Phase umzuwandeln, und als Reaktion auf das Erkennen, dass die AC-Energie durch die AC-Leistungsquelle dem Diodenbrückengleichrichter nicht zugeführt wird und ein dreiphasiger Verbraucher mit dem Elektrofahrzeug verbunden ist: Ausrücken des Modusschaltelements, des Festkörperladeschaltelements und des Steuerschaltelements, zyklisches Schalten eines oder mehrerer Wechselrichterschaltungsschaltelemente und Steuern des bidirektionalen DC/DC-Wandlers, um die durch die Traktionsbatterie gespeicherte DC-Energie in eine dreiphasige AC-Energie umzuwandeln.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die AC-Leistungsquelle durch eine drahtgebundene Verbindung oder eine drahtlose Verbindung bereitgestellt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei es sich bei dem Festkörperladeschaltelement um einen IGBT-Transistor oder einen MOSFET-Transistor handelt.
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